Vật liệu và linh kiện bán dẫn Các loại vật liệu bán dẫn

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.41 MB, 63 trang )

LOGO

Môn: Vật liệu và linh kiện bán dẫn
GV: Th.S La Phan Phương Hạ

CÁC LOẠI
VẬT LIỆU BÁN DẪN
Learn from yesterday, live for today, hope for tomorrow.
The important thing is not to stop questioning
A.Einsteins

Nhóm thực hiện:
 Lê Thị Phương Thùy
 Dương Thị Hà Trang
 Nguyễn Thanh Hương
 Nguyễn Thị Cẩm Nhã

Mở đầu
Sợ lược về bán dẫn
Bán dẫn hữu cơ
Bán dẫn oxit kim loại
Bán dẫn từ
Bán dẫn hợp chất vô cơ

I. Sơ lược
 Chất bán dẫn là chất có độ dẫn điện nằm giữa chất dẫn
điện và điện môi.
10

10

   10 10 ( m )
4

6

1

1

 Độ dẫn điện của chất bán dẫn phụ thuộc nhiều vào các
yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, điện trường, tạp chất,
quang…
 Việc pha tạp chất vào chất bán dẫn tinh khiết làm thay
đổi độ dẫn của chất bán dẫn.
www.themegallery.com

II. Chất bán dẫn hữu cơ

II.1. Giới thiệu
 1975, tiến sĩ Shirakawa tổng hợp được PA ở dạng
phim màu bạc
 1976, giáo sư Alan MacDiarmid và Alan Heeger cho
khí Iot hấp thụ vào phim PA  tăng độ dẫn điện lên
1 tỷ lần

 2000, Shirakawa, MacDiarmid và Heeger được nhận

giải Nobel hóa học cho sự khám phá và phát triển
polymer dẫn điện

Hình: cấu trúc của những polymer dẫn điện (bán dẫn hữu cơ) quan trọng

II.2. Doping
Doping là quá trình đưa thêm một số tạp chất
(dopant) hay tạo ra một số sai hỏng

Có tác dụng bù điện tích cho chuỗi polymer và
duy trì nó ở trang thái cân bằng

II.2. Doping
Các phương pháp doping:
 Phương pháp hóa học (chemical doping)
 Phương pháp điện hóa (electrochemical doping)
 Độ dẫn điện cố định
 Phương pháp kích thích quang học (photo – doping by
photo – excitation)
 Chỉ kéo dài trong thời gian kích thích
 Phương pháp phun điện tích qua cấu trúc kim loại –
điện môi – bán dẫn (MIS)

II.3. Đặc điểm
Những nối carbon liên hợp – C = C – C = C –

Sự có mặt dopant (iot, clo, hơp chất vô cơ,…)

Polymer trở nên dẫn điện

II.4. Tính chất

II.4.1. Tính chất điện
Cơ chế dẫn điện:
 Chuyển động của các sai hỏng

 Điện tích di chuyển bằng bước nhảy (hoping)
 Độ linh động:

∆
1
1
𝜇 𝐸 = 𝜇0 exp −
+𝐵
−
𝑘𝑇
𝑘𝑇 𝑘𝑇0
E: điện trường
∆: năng lượng kích hoạt

𝐸

II.4.1. Tính chất điện
Độ dẫn diện:

𝜎 = 𝜎0 𝑒𝑥𝑝 −∆𝐸𝜎 /𝑘𝑇

σ0 : thừa số trước hàm mũ
∆𝐸𝜎 :năng lượng hoạt hóa

II.4.2. Tính chất quang

 Tính quang dẫn khá mạnh

 Hấp thụ: xảy ra trong vùng ánh sáng khả kiến
 Độ nhạy quang và phổ nhạy quang phụ thuộc vào
công nghệ chế tạo và gia công nhiệt

II.5. Vùng năng lượng
 Trong bán dẫn hữu cơ có 2 mức năng lượng:

 𝜋 chiếm đầy điện tử  vùng hóa trị (HOMO)
 𝜋 ∗ không chiếm đầy  vùng dẫn (LUMO)
Khoảng cách giữa LUMO và HOMO: năng lượng
vùng cấm
Hầu hết bán dẫn hữu cơ có năng lượng vùng cấm 1,5
~ 3 eV

II.6. Ưu điểm

 Giá thành thấp
 Có thể chế tạo được diện tích lớn
 Đáp ứng tính chất quang và điện đặc biệt
 Dẻo, nhiều màu

II.7. Nhược điểm

 Độ ổn định chưa cao

 Khó kiểm soát độ dày màng

 Độ linh động thấp

II.8. Ứng dụng
Ứng dụng tính chất điện:
 Chế tạo các thiết bị điện – điện tử
 Chế tạo lớp chuyển tiếp p – n, các đi ốt
 Chế tạo nhiệt điện trở
 Chế tạo các cảm biến sinh học
 Sử dụng như một pin nhiệt điện, các bộ làm lạnh nhiệt điện

II.8. Ứng dụng
Ứng dụng tính chất quang và quang điện:
 Chế tạo detector hồng ngoại

 Chế tạo các quang dẫn, tế bào quang điện, pin
mặt trời

III. Chất bán dẫn oxit kim loại

Giới thiệu

 Các oxit bán dẫn là vật liệu mà trong đó các hạt
kim loại được chuyển đổi qua lại tương đối dễ dàng
giữa hai trạng thái hóa trị. Điều này có thể là giữa hai
trạng thái oxi hóa khác nhau, hoặc sự chuyển đổi giữa

ion dương và kim loại trung tính.

Giới thiệu
Đại đa số các oxit kim loại đều là chất bán dẫn.
SnO2

WO3

Bán dẫn oxit
kim loại

ZnO

TiO2
SiO2

ZnO
1. Cấu trúc tinh thể
 ZnO kết tinh thành ba dạng chính: lục giác Wurtzite và lập
phương Zinc blende và rocksalt.
Trong tự nhiên, cấu trúc Wurtzite khá bền vững và cũng là cấu
trúc phổ biến nhất của ZnO.
Cấu trúc Zinc blende kém bền và có thể kết tinh dưới cấu trúc
Rocksalt với điều kiện áp suất khoảng 10GPa

ZnO
2. Tính chất
 ZnO được xếp vào loại vật liệu mềm, độ cứng vào khoảng 4.5.
 ZnO có khả năng dẫn nhiệt và chịu nhiệt tốt, ít bị giãn nở vì nhiệt,
nhiệt độ nóng chảy cao (19750C).
 ZnO trong tự nhiên là bán dẫn loại n.

 Độ linh động của điện tử cao (đạt cực đại ~2000cm2/V.s ở 80K).
 Độ rộng vùng cấm lớn (~3.4eV ở nhiệt độ phòng).

ZnO

Cấu trúc tinh thể của ZnO. a) Wurtzite b) Zinc Blende

Vật liệu và linh kiện bán dẫn Các loại vật liệu bán dẫn

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về